利用Matlab实现绘制中秋山间秋月和皓月当空效果

目录

• 绘制效果
• 山间秋月
• 皓月当空

中秋节还有三天就到了，中秋节啊，阖家团圆的日子，又有多少人去摆弄电脑甚至打开MATLAB？因此要发就现在！

绘制效果

月饼绘制，立体月饼绘制，月饼状统计图往年我都已经画过了，那么今年不妨从月亮下手，两个动态绘图奉上。

山间秋月

在好久之前看到童晶老师《Python趣味创意编程》一书中有一山水绘制示例非常惊艳，但用了一些python中有matlab中没有的函数，一时手痒就改了个MATLAB版：

function landScape
% python代码原作出处：童晶|《Python趣味创意编程》
% MATLAB代码改写：slandarer

% axes设置
ax=gca;
ax.XTick=[];
ax.YTick=[];
ax.XLim=[0,800];
ax.YLim=[0,600];
ax.DataAspectRatio=[1 1 1];
hold(ax,'on');
% =========================================================================
% 颜色预定义，注意此处是hsv格式
cClouds=[330,25,100];  % 云的颜色
cSky=[220,50,50];      % 天空的颜色
cFurther=[230,25,90];  % 远山的颜色
cCloser=[210,70,10];   % 近山的颜色
% =========================================================================
% 绘图函数调用
ax.Color=hsv2rgb(cFurther./[360,100,100]); % 背景为远山的颜色
drawSky(cSky,cFurther)                     % 画出天空颜色渐变效果
drawClouds(cClouds)                        % 画出彩色云朵效果
drawMountains(cFurther,cCloser)            % 画出山脉效果
% =========================================================================
% 功能函数：
% -------------------------------------------------------------------------
% 渐变背景生成函数
    function drawSky(colSky,colFurther)
        % 颜色由hsv转rgb
        colSky=hsv2rgb(colSky./[360,100,100]);
        colFurther=hsv2rgb(colFurther./[360,100,100]);

        %构建渐变色网格
        [XMesh,YMesh]=meshgrid(1:800,301:600);
        ZMesh=zeros(size(XMesh));
        CMesh=vColorMat([800,300],[colFurther;colSky]);
        surf(XMesh,YMesh,ZMesh,'CData',CMesh,'EdgeColor','none');
    end
% -------------------------------------------------------------------------
% 云绘制函数
    function drawClouds(colClouds)
        colClouds=hsv2rgb(colClouds./[360,100,100]);

        % 随机噪声生成
        [X,Y]=meshgrid(linspace(0,1,500));
        CLX=(-cos(X.*2.*pi)+1).^.2;
        CLY=(-cos(Y.*2.*pi)+1).^.2;
        r=(X-.5).^2+(Y-.5).^2;
        alp=abs(ifftn(exp(3i*rand(500))./r.^.8)).*(CLX.*CLY);
        alp=alp./max(alp,[],'all');

        CMesh=zeros([size(alp),3]);
        CMesh(:,:,1)=colClouds(1);
        CMesh(:,:,2)=colClouds(2);
        CMesh(:,:,3)=colClouds(3);

        % 越向下、云越透明
        dy=(1:500)./500.*0.8+0.2;
        image([0,800],[350,600],CMesh,'AlphaData',alp.*(dy'));
    end
% -------------------------------------------------------------------------
% 山峰绘制函数
    function drawMountains(colFurther,colCloser)
        [X,Y]=meshgrid(linspace(0,1,800));
        CLX=(-cos(X.*2.*pi)+1).^.2;
        CLY=(-cos(Y.*2.*pi)+1).^.2;
        r=(X-.5).^2+(Y-.5).^2;
        % 8层山
        for i=1:8
            % 每次都生成一次二维随机噪声，并取其中一行的数据
            h=abs(ifftn(exp(5i*rand(800))./r.^1.05)).*(CLX.*CLY).*10;
            nh=(8-i)*30+h(400,:);
            if i==1,nh=nh.*.8;end
            hm=ceil(max(nh));
            CMesh=zeros([hm,800,3]);

            % 颜色矩阵构造，
            tcol=colFurther+(colCloser-colFurther)./8.*(i);
            tcol=hsv2rgb(tcol./[360,100,100]);
            CMesh(:,:,1)=tcol(1);
            CMesh(:,:,2)=tcol(2);
            CMesh(:,:,3)=tcol(3);

            % 用nan数值框出山的轮廓
            alp=ones(hm,800);
            alp((1:hm)'>nh)=nan;

            % 绘制山峰
            image([-50,850],[0,hm],CMesh,'AlphaData',alp.*0.98);
        end
    end
% =========================================================================
% 一个线性插值的渐变图生成函数
    function colorMat=vColorMat(matSize,colorList)
        yList=((0:(matSize(2)-1))./(matSize(2)-1))';
        xList=ones(1,matSize(1));
        % 线性插值
        colorMat(:,:,1)=(colorList(1,1)+yList.*(colorList(2,1)-colorList(1,1)))*xList;
        colorMat(:,:,2)=(colorList(1,2)+yList.*(colorList(2,2)-colorList(1,2)))*xList;
        colorMat(:,:,3)=(colorList(1,3)+yList.*(colorList(2,3)-colorList(1,3)))*xList;
    end
end

本人将代码再次略作改编，贴合中秋主题，又写了山间秋月的代码，能够动态展示变换的云雾以及慢慢变圆的月亮：

function autumoon_2
% @author : slandarer
% gzh  : slandarer随笔

% axes设置
ax=gca;
ax.XTick=[];
ax.YTick=[];
ax.XLim=[0,800];
ax.YLim=[0,600];
ax.DataAspectRatio=[1 1 1];
hold(ax,'on');
% =========================================================================
% 颜色预定义，注意此处是hsv格式
cFurther=[225,35,70];  % 远山的颜色
cCloser=[210,70,10];   % 近山的颜色
cClouds=[250 26 43];   % 云的颜色
cSky=[215 100 18];     % 天空的颜色

% 月亮颜色格式为rgb
cMoon=[253,252,222]./255;
% =========================================================================
% 绘图函数调用
ax.Color=hsv2rgb(cFurther./[360,100,100]); % 背景为远山的颜色
drawSky(cSky,cFurther)                     % 画出天空颜色渐变效果 

% 基础绘制月亮
t1=linspace(-pi/2,pi/2,100);
t2=linspace(pi/2,3*pi/2,100);
X1=cos(t1).*35;Y1=sin(t1).*35;
X2=cos(t2).*35;Y2=sin(t2).*35;
moonHdl=fill([X1,X2]+600,[Y1,Y2]+500,cMoon,'EdgeColor','none');

% 画出彩色云朵效果
cloudsCMesh=getCloudsCMesh(cClouds);
cloudsAlpha1=getCloudsAlp();
cloudsAlpha2=getCloudsAlp();
cloudHdl=image([0,800],[250,600],cloudsCMesh,'AlphaData',cloudsAlpha1);

drawMountains(cFurther,cCloser)            % 画出山脉效果
% 随着时间变化月亮逐渐变圆
k=linspace(-1,1,100);
for n=1:length(k)
    tX2=X2.*k(n);
    moonHdl.XData=[X1,tX2]+600;
    cloudHdl.AlphaData=cloudsAlpha1+(cloudsAlpha2-cloudsAlpha1).*n./length(k);
    pause(.1)
end
% =========================================================================
% 功能函数：
% -------------------------------------------------------------------------
% 渐变背景生成函数
    function drawSky(colSky,colFurther)
        % 颜色由hsv转rgb
        colSky=hsv2rgb(colSky./[360,100,100]);
        colFurther=hsv2rgb(colFurther./[360,100,100]);

        %构建渐变色网格
        [XMesh,YMesh]=meshgrid(1:800,301:600);
        ZMesh=zeros(size(XMesh));
        CMesh=vColorMat([800,300],[colFurther;colSky]);
        surf(XMesh,YMesh,ZMesh,'CData',CMesh,'EdgeColor','none');
    end
% -------------------------------------------------------------------------
% 云绘制函数
    function CMesh=getCloudsCMesh(colClouds)
        colClouds=hsv2rgb(colClouds./[360,100,100]);
        CMesh=zeros([500,500,3]);
        CMesh(:,:,1)=colClouds(1);
        CMesh(:,:,2)=colClouds(2);
        CMesh(:,:,3)=colClouds(3);
    end
    function Alpha=getCloudsAlp(~,~)
        % 随机噪声生成
        [X,Y]=meshgrid(linspace(0,1,500));
        CLX=(-cos(X.*2.*pi)+1).^.2;
        CLY=(-cos(Y.*2.*pi)+1).^.2;
        r=(X-.5).^2+(Y-.5).^2;
        alp=abs(ifftn(exp(3i*rand(500))./r.^.8)).*(CLX.*CLY);
        alp=alp./max(alp,[],'all');
        dy=(1:500)./500.*0.8+0.2;
        Alpha=alp.*(dy');
    end
% -------------------------------------------------------------------------
% 山峰绘制函数
    function drawMountains(colFurther,colCloser)
        [X,Y]=meshgrid(linspace(0,1,800));
        CLX=(-cos(X.*2.*pi)+1).^.2;
        CLY=(-cos(Y.*2.*pi)+1).^.2;
        r=(X-.5).^2+(Y-.5).^2;
        % 8层山
        for i=1:8
            % 每次都生成一次二维随机噪声，并取其中一行的数据
            h=abs(ifftn(exp(5i*rand(800))./r.^1.05)).*(CLX.*CLY).*10;
            nh=(8-i)*30+h(400,:);
            if i==1,nh=nh.*.8;end
            hm=ceil(max(nh));
            CMesh=zeros([hm,800,3]);

            % 颜色矩阵构造
            tcol=colFurther+(colCloser-colFurther)./8.*(i);
            tcol=hsv2rgb(tcol./[360,100,100]);
            CMesh(:,:,1)=tcol(1);
            CMesh(:,:,2)=tcol(2);
            CMesh(:,:,3)=tcol(3);

            % 用nan数值框出山的轮廓
            alp=ones(hm,800);
            alp((1:hm)'>nh)=nan;

            % 绘制山峰
            image([-50,850],[0,hm],CMesh,'AlphaData',alp.*0.98);
        end
    end
% =========================================================================
% 一个线性插值的渐变图生成函数
    function colorMat=vColorMat(matSize,colorList)
        yList=((0:(matSize(2)-1))./(matSize(2)-1))';
        xList=ones(1,matSize(1));
        % 线性插值
        colorMat(:,:,1)=(colorList(1,1)+yList.*(colorList(2,1)-colorList(1,1)))*xList;
        colorMat(:,:,2)=(colorList(1,2)+yList.*(colorList(2,2)-colorList(1,2)))*xList;
        colorMat(:,:,3)=(colorList(1,3)+yList.*(colorList(2,3)-colorList(1,3)))*xList;
    end
end

静态图：

皓月当空

需要下载mapping toolbox或者直接使用文末压缩包内的moonalb20c.mat文件，该文件是真实月球表面数据：

% @author : slandarer
% gzh  : slandarer随笔

% 数据读取
load moonalb20c.mat

[X,Y,Z0]=sphere(30);
surf(X,Y,Z0,'FaceColor','texturemap','CData',moonalb20c,'EdgeColor','none','FaceAlpha',.5)

% 调色
colormap gray
fig=gcf;
fig.Color=[0,0,0];

% 旋转
for i=0:(2*pi/200):(4*pi)
    campos([cos(i),sin(i),.5])
    axis off vis3d
    pause(.1)
    drawnow
end

全部文件获取：

链接：https://pan.baidu.com/s/162CUlO9-33SiNx-7ZemVmA

提取码：h71f

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